“高中物理課件-熱學(xué)”

高中物理課件——熱學(xué)熱學(xué)講述了能量和熱量之間的轉(zhuǎn)換及其應(yīng)用。本課程將介紹熱力學(xué)定律、熱機(jī)效率、熱輻射和熱傳導(dǎo)等眾多熱學(xué)概念。熱力學(xué)第一定律能量是不滅的能量是不能被創(chuàng)建或摧毀的，只能被轉(zhuǎn)化成其他形式。熱力學(xué)系統(tǒng)將物質(zhì)和環(huán)境劃分為系統(tǒng)和周圍，系統(tǒng)可以通過吸收熱量或做功來改變其狀態(tài)。內(nèi)能內(nèi)能是系統(tǒng)之中所有微觀運(yùn)動(dòng)的總和，內(nèi)能是一個(gè)守恒量，也就是說它在各狀態(tài)變化中不變。第一定律公式U=Q-W,表示內(nèi)能為吸收熱量加做功的總和。熱力學(xué)第二定律1熱力學(xué)方程描述了熱力學(xué)系統(tǒng)和其環(huán)境之間的熵變和自由能的變化。ΣdS≥02熱力學(xué)效率熱力學(xué)效率是指一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)利用其熱能來做功的比率。η=W/QH3熱力學(xué)第二定律的表述熱力學(xué)第二定律表述了熱能無法從低溫物體到高溫物體有序的轉(zhuǎn)移。熱力學(xué)系統(tǒng)會(huì)趨向于熱平衡態(tài)。內(nèi)能、焓、自由能和熵的概念和應(yīng)用內(nèi)能內(nèi)能是一個(gè)守恒量，可以用來計(jì)算熱力學(xué)系統(tǒng)在吸收熱能和做功時(shí)的總能量。焓焓通常用于描述熱力學(xué)系統(tǒng)中壓強(qiáng)相等的物體間的能量變化。自由能自由能描述了一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)發(fā)生變化時(shí)，其做功和能力守恒的方式。熱工作、功和熱量的轉(zhuǎn)換1熱力學(xué)功做功是把能量轉(zhuǎn)化為其他形式的過程，熱力學(xué)功是指熱力學(xué)系統(tǒng)擴(kuò)張和收縮時(shí)所做的功。2熱工作熱工作是指熱力學(xué)系統(tǒng)中由于差異性的溫度而轉(zhuǎn)移的能量的形式。3熱量與功的轉(zhuǎn)換熱量和功之間可相互轉(zhuǎn)換。熱量向熱力學(xué)系統(tǒng)傳遞時(shí)，熱力學(xué)系統(tǒng)做功。熱機(jī)效率卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)是最有效的熱機(jī)之一，具有最高的熱機(jī)效率。它包括兩個(gè)等溫和兩個(gè)絕熱的過程。熱機(jī)效率計(jì)算公式對(duì)于卡諾循環(huán)，熱機(jī)效率η為：η=1-T2/T1，其中T1和T2分別為高、低溫度。熱力學(xué)循環(huán)和熱機(jī)類型蒸汽機(jī)蒸汽機(jī)是利用熱量來產(chǎn)生蒸汽、通過蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)、進(jìn)而驅(qū)動(dòng)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力機(jī)械。燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)廨啓C(jī)是機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的裝置，以燃料在高溫下燃燒為物質(zhì)來源，將工作介質(zhì)（如空氣）加溫后，送到高速轉(zhuǎn)動(dòng)的輪子上，從而獲得動(dòng)力。熱泵熱泵是在低溫度下工作采取最大限度的抽熱氣息方式的熱力機(jī)。它將外界的低溫?zé)嵩崔D(zhuǎn)移到高溫區(qū)，從而提高熱源的熱能。熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流1熱傳導(dǎo)和導(dǎo)熱材料熱傳導(dǎo)指物體內(nèi)部的熱量傳遞過程。導(dǎo)熱材料是指具有高導(dǎo)熱性能的物質(zhì)。2熱對(duì)流和浮力熱對(duì)流是指模仿流體運(yùn)動(dòng)的熱導(dǎo)方式。能夠產(chǎn)生熱對(duì)流的主要原因是溫度差所激起的浮力。熱輻射和輻射傳熱熱輻射熱輻射是指物理體的熱量通過輻射，從一個(gè)物理體傳遞到另一個(gè)物理體。輻射傳熱輻射傳熱指的是通過輻射將熱能傳遞出去的過程。熱穩(wěn)定性和熱力學(xué)不平衡態(tài)熱平衡態(tài)和穩(wěn)定性一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)溫度均勻，內(nèi)部參數(shù)都不發(fā)生變化時(shí)，就達(dá)到了熱平衡態(tài)。熱穩(wěn)定性是指一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)在擾動(dòng)后能重新回到熱平衡態(tài)的能力。非平衡態(tài)熱力學(xué)不平衡態(tài)是指指系統(tǒng)達(dá)到了穩(wěn)態(tài)，但對(duì)環(huán)境條件不敏感，系統(tǒng)不能隨著環(huán)境條件的改變而做出相應(yīng)的反應(yīng)。熱力學(xué)性質(zhì)的測(cè)量1熱膨脹熱膨脹是物體因受熱而體積發(fā)生變化的現(xiàn)象。2熱容熱容是物體通過吸收熱量而變化溫度的能力。3熱傳導(dǎo)系數(shù)熱傳導(dǎo)系數(shù)是熱傳導(dǎo)過程中導(dǎo)熱材料的熱傳導(dǎo)能力大小。熱擴(kuò)散方程和熱傳導(dǎo)計(jì)算方法熱擴(kuò)散方程即Fourier熱傳導(dǎo)方程，常用于描述傳熱過程。熱傳導(dǎo)計(jì)算方法通常采用有限元法、有限差分法、Fluent模擬流體力學(xué)（CFD）實(shí)驗(yàn)等。熱傳遞實(shí)踐：傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射的實(shí)驗(yàn)對(duì)流實(shí)驗(yàn)在熱板的上方點(diǎn)燃燃燒器，通過對(duì)流使酒精揮發(fā)，將該酒精氣體與燃燒器的熱傳感器連接。實(shí)驗(yàn)室可以觀察到對(duì)流的形成過程。傳導(dǎo)實(shí)驗(yàn)采用不同材料的導(dǎo)熱材料來進(jìn)行傳導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，并通過測(cè)量材料溫度檢測(cè)傳導(dǎo)區(qū)別。輻射實(shí)驗(yàn)使用輻射計(jì)進(jìn)行輻射實(shí)驗(yàn)，并測(cè)試不同距離和方向的放射幅射。熱力學(xué)在日常生活中的應(yīng)用熱保溫材料熱保溫材料能夠有效阻止熱能流失，減少室內(nèi)溫度的波動(dòng)，并提高效率。空調(diào)技術(shù)空調(diào)技術(shù)